JPH0359938B2 - - Google Patents

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JPH0359938B2
JPH0359938B2 JP56211841A JP21184181A JPH0359938B2 JP H0359938 B2 JPH0359938 B2 JP H0359938B2 JP 56211841 A JP56211841 A JP 56211841A JP 21184181 A JP21184181 A JP 21184181A JP H0359938 B2 JPH0359938 B2 JP H0359938B2
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JP
Japan
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wear
graphite
value
aluminum
flaky graphite
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JP56211841A
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JPS58109549A (ja
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Teruo Tsumato
Kuniaki Asai
Tadayasu Kobayashi
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は射出成形可能なフツ素樹脂にオキシベ
ンゾイルポリエステルと天然鱗片状黒鉛とを加え
てなる高い限界PV値を有し、かつ相手材の損傷
度が非常に少ない射出成形可能な摺動材組成物に
関するものである。 ポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと略
す)は低摩擦係数を有するが耐摩耗性、耐圧縮ク
リープ特性が著しく劣る。従つて、軸受などの摺
動材として適用するために、種々の充填剤が検討
されてきた。このような充填剤の中で相手材がア
ルミ、SUS、真鋳のような軟質金属であつても
これらを損傷することなく、しかもPTFEの耐摩
耗性を著しく向上させるものとしては、ポリイミ
ド、オキシベンゾイルポリエステルの如き、耐熱
性の有機系の充填剤が知られている。特にオキシ
ベンゾイルポリエステルの充填効果は、大きく、
PTFEに20重量%程度、充填したものは、摩耗量
はPTFEの1/1000以下となり、耐圧縮クリープ特
性も大巾に改良され、摩擦係数もPTFEの低い値
を維持するだけでなく、安定であるという非常に
優れた摺動特性を有する。もちろん相手材がアル
ミなどの軟質金属であつても、ほとんど損傷する
ことはなく、800〜1000Kg/cm2・m/minという
高いPV値(軸受にかかる圧力と速度の積)下で
も使用可能である。このような組成物について
は、特公昭49−27415に記載されている。 ところが該組成物の成形法としては、室温でプ
レホームを成形し、これを充分温度コントロール
のされた高温(350〜370℃)の熱風循環焼成炉中
で焼結させるという非常に特殊な成形法がとられ
る。 また、軸受形状にするには、更に切削加工が必
要であるため生産性が悪く、非常にコストがかか
るなどの問題がある。 一方、エチレン−テトラフルオロエチレン共重
合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体などの射出成形可
能なフツ素樹脂にオキシベンゾイルポリエステル
を充填した場合にも、PTFEにオキシベンゾイル
ポリエステルを充填した場合と、同じような効果
が得られる。これらの組成物については特開昭50
−115263に記載されている。ところがこれらの射
出成形可能なフツ素樹脂は、PTFEにくらべ、融
点も低く、結晶性も低いため、射出成形可能なフ
ツ素樹脂とオキシベンゾイルポリエステルとの組
成物はPTFEとオキシベンゾイルポリエステルと
の組成物にくらべ限界PV値もかなり低く、使用
範囲も限られていた。たとえばサイクルが非常に
速い往復運動を伴なうピストンリングとか、放熱
面積が非常に小さい無給油軸受などに適用した場
合摺動面温度が著しく昇し、溶融現象を伴なう。
これらの問題点のため射出成形が可能であるとい
う特長を相殺してしまう結果になついた。 本発明者らは、これらの問題点を改良するた
め、射出成形可能なフツ素樹脂にオキシベゾイル
ポリエステルと天然鱗片状黒鉛との混合物を添加
することにより、相手材を損傷しないという特性
を維持し、限界PV値が射出成形可能なフツ素樹
脂にオキシベンゾイルポリエステルのみを添加し
たものにくらべ1.5〜2倍程度に、向上すること
を見出し本発明に到つた。 すなわち、本発明者らは、射出成形可能なフツ
素樹脂に対してオキシベンゾイルポリエステルと
天然鱗片状黒鉛との重量比が90:10〜40:60であ
る混合物を10〜100部加えることによつて、相手
材を損傷しないという特性を維持し、限界PV値
が射出成形可能なフツ素樹脂にオキシベンゾイル
ポリエステルのみを添加したものにくらべ1.5〜
2倍程度に向上することにより適用範囲が広がる
ことを見出し本発明に致つたのである。 本発明に使用し得るオキシベンゾイルポリエス
テルは一般に次式()の反復単位をもつたもの
である。 これらのポリエステルの合成法としては特公昭
46−6796、特公昭47−47870で用いられているよ
うな高沸点溶剤を重合媒体として用いる方法や特
開昭54−46287、特開昭54−46291に見られるよう
に重合系に実質的に溶剤を用いない塊状重合法が
あり、このものはエコノールE101(住友化学工
業製)という商品名で市販されている。 本発明で使用し得る射出成形可能なフツ素樹脂
は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体
は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポ
リトリクロロフルオロエチレン、ポリフツ化ビニ
リデン、ポリフツ化ビニルなどを含むが、特にエ
チレン−テトラフルオロエチレン共重合体(以下
ETFEと略す)、テトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(以下
PFAと略す)が好ましい。ETFEで市販されて
いるものの例としては、テフゼル200(三井フロロ
ケミカル製)、アフロンCOP−C88A(旭硝子製)
などがある。またPFAで市販されているものの
例としては、テフロンPFA−340J(三井フロロケ
ミカル製)などがあげられる。 本発明で使用し得る天然鱗片状黒鉛とは、外形
がうろこ、葉状、針状を呈するものを大部分含む
天然産の黒鉛で、天然土状黒鉛にくらべ、固定炭
素分が高くSiO2などの灰分が少なく、耐熱性、
電気、抵抗、潤滑性の点で格段に優れている。ま
た人造黒鉛に比較しても結晶性が高く耐熱性、潤
滑性の点ではるかに優れているものである。特に
300メツシユ以下の粒度をもち、かつ固定炭素が
95%以の天然鱗片状黒鉛を使用した場合、分散
性、μの安定性、相手材の損傷度の点で優れ、安
定して高PV値が得られる。 市販品としてはCPB−30−、CPB1000、CPB
−3000、CPB−5000(以中越黒鉛製)などがあ
る。 射出成形可能なフツ素樹脂100部に対するオキ
シベンゾイルポリエステルと天然鱗片状黒鉛との
混合物の充填量は、10〜100部、好ましくは、20
〜60部である。これらの混合物が10部より少ない
場合は、射出成形可能なフツ素樹脂の耐摩耗性、
耐圧縮クリープ特性の改良が不充分で100部より
多い場合は、射出成形不可能となるか、あるいは
射出成形できても機械的に非常にもろいものとな
る。 射出成形可能なフツ素樹脂に充填するオキシベ
ンゾイルポリエステルと天然鱗片状黒鉛との混合
割合は、重量比で90:10〜40:60好ましくは85:
15〜50:50である。この範囲を越えると、射出成
形可能なフツ素樹脂とオキシベンゾイルポリエス
テルとの組成物の限界PV値の向は認められない。 本発明の組成物の混合方法としては、射出成形
可能なフツ素樹脂とオキシベンゾイルポリエステ
ルおよび天然鱗片状黒鉛を例えばヘンシエルミキ
サー、スーパーミキサーなどの混合機でドライブ
レンドした後、押出し機を通してペレツト状に対
する方法が一般的であるが、他の例としてはロー
ル混練、バンバリーミキサー混練後、シートペレ
タイザーでペレツト化することも可能である。 本発明の組成物は、PTFEあるいは射出成形可
能なフツ素樹脂と、オキシベンゾイルポリエステ
ルよりなる組成物にみられる相手材がアルミのよ
うな軟質金属であつても、ほとんど損傷すること
がない。ユニークな特性を維持し、射出成形可能
なフツ素樹脂とオキシベンゾイルポリエステルよ
りなる組成物の約1.5〜2倍の高い限界PV値を有
する摺動材料であるため、非常に過酷な条件でも
使用可能である。 また、本発明の組成物は、PTFEを主体とした
組成物とは異なり、一般的な射出成形機により、
軸受、ピストンリング、シールリングなどの摺動
部品を最終形状に容易に成形できるものであるた
め、生産性の点において非常に優れるものであ
る。 本発明は以下の実施例によつて説明するが、
部、%は特に断わらない限り重量部、重量%をあ
らわす。また実施例は本発明の好適な態様を示す
ものであつて、本発明の範囲を限定するものでは
ない。 実施例 1〜5 PFA(テフロン PFA−340J、三井フロケミカ
ル社製)と平均粒径20μを有するオキシベンゾイ
ルポリエステル(エコノール E101、住友化学
工業社製)と全量が800メツシユ(18μ)パスの
平均粒径5μを有する天然鱗片状黒鉛(中越黒鉛
製、CPB−3000)を第1表の組成比となるよう
に、ヘンシエルミキサーで混合し、6インチロー
ルを用いて360〜370℃の十分コントロールされた
温度下で10分混練した後、シートペレタイザーを
用いてカツテイングし、3〜5mm角のペレツトを
得た。 これらを1OZ射出成形機(住友重機械製ネオマ
ツト47/28)を用いてシリンダー中央部温度を370
〜390℃に設定し、摩耗リング(外径25.6mm、内
径20mm、高さ15mm)を成形した。これらの摩耗リ
ングからは鈴木式摩耗試験機(東洋ボールドウイ
ン製)を用いて、圧力P=10Kg/cm2、速度V=
40m/minの条件下、相手材をアルミ(JIS5052)
とし2時間の摺動を行なつた。その後Pを15Kg/
cm2一定とし、VをPV=500,600,700……Kg/
cm2.m/minと、100ずつ2時間の割合で増加さ
せながら、サンプルが溶融を伴なつた、異常摩耗
を起こすか、摩擦係数が急激に不安定となるPV
値まで、連続的に摺動を行ない、このようになつ
た時点で限界PV値とし運転を停止し、この時点
までの相手材のアルミの摩耗量を測定した。 これらの結果を第1表にまとめて示す。表から
明らかなようにいずれも900〜1200Kg/cm2・m/
minという高い限界PV値を有し、相手材アルミ
の摩耗はほとんどみられなかつた。
【表】 また実施例2、実施例4の組成物については、
P=15Kg/cm2、V=70m/minの条件下、相手材
をアルミ(JIS5052)とし、20時間の摺動を行な
い摩耗係数、摩耗係数、相手材アルミの摩耗量を
測定した。これらの結果を2表に示す。表から明
らかなように、このような高PV値下でも良好な
摺動特性を示し、相手材アルミの摩耗はほとんど
みられなかつた。
【表】 実施例 6、7 PFA100部、オキシベンゾイルポリエステル36
部、天然鱗片状黒鉛7部の組成比とし、天然鱗片
状黒鉛として500メツシユ(30μ)パスの平均粒
径7μのもの(中越黒鉛製、CPB−1000)、1500メ
ツシユ(10μ)パスの平均粒径2μのもの(中越黒
鉛製、CPB−5000)の2種類を用いたものにつ
いて実施例1〜5と同様にして限界PV値を求め
たところいずれも1100〜1200Kg/cm2・m/minで
相手材アルミの摩耗もほとんどみられなかつた。 またこれらについては実施例1〜5と同様にし
てP=15Kg/cm2、V=70m/minの条件下で20時
間の摺動を行なつた。これらの結果を第3表に示
す。表から明らかなように実施例4の天然鱗片状
黒鉛としてCPB−3000を用いたものとほとんど
同じ摺動特性を得た。また、相手材アルミの摩耗
もほとんどみられなかつた。
【表】 比較例 1〜4 天然鱗片状黒鉛を用いない、PFAとオキシベ
ンゾイルポリエステルとからなる第4表の組成物
およびPFA単体について、実施例1〜5とまつ
たく同様の方法で、限界PV値、相手材アルミの
摩耗量を求めた。PFA単体(比較例4)が初期
のPV=400Kg/cm2・m/minで著しく摩耗したの
に対して、PFAにオキシベンゾイルポリエステ
ルを添加したものはいずれも限界PV値は向上し
た。しかしながら天然鱗状黒鉛とオキシベンゾイ
ルポリエステルを添加した実施例1〜5の組成物
の約1/2の値であつた。ただし相手材アルミの摩
耗はほとんどみられなかつた。これらの結果を第
4表にまとめて示す。
【表】 またPFAとオキシベンゾイルポリエステルと
からなる組成物について実施例1〜5と同様にし
て、P=15Kg/cm2、V=50m/minの条件下で摺
動を行なつたが、いずれも測定後2時間以内でサ
ンプルは変形し、異常摩耗をおこし摩耗係数は
0.28〜0.35と高く不安定となつた。測定後の摺動
面をみると一部溶融に伴なつたパリがみられた。
これらの比較例から天然鱗片状黒鉛の添加効果は
明らかである。 比較例 5 実施例4と同じ組成で天然鱗片状黒鉛のかわり
にCPB−3000と同程度の粒径をもつ土状黒鉛
(中越黒鉛製AX−600)を用いて実施例1〜5と
同様にして限界PV値、相手材アルミの摩耗量を
求めたがPV=600Kg/cm2.m/minで異常摩耗を
おこしサンプルは変形した。また相手材アルミ表
面は著しく損傷していた。土状黒鉛に含まれてい
るSiO2が相手材を損傷したものと考えられる。 比較例 6 実施例4と同じ組成で天然鱗片状黒鉛のかわり
にCPB−1000と同程度の粒径をもつ人造黒鉛
(中越黒鉛製G−10)を用いて実施例1〜5と同
様にして、限界PV値、相手材アルミの摩耗量を
求めた。その結果、PV=700Kg/cm2.m/minで
サンプルが変形した。ただし相手材アルミ表面の
摩耗はほとんどみられなかつた。すなわち、人造
黒鉛の場合、添加することにより、土状黒鉛のよ
うに悪影響を及ぼさないが効果はあまり認められ
なかつた。 実施例 8,9 ETFE(テフゼル 200、三井フロロケミカル社
製)と平均粒径20μを有するオキシベンゾイルポ
リエステル(エコノール E101住友化学工業社
製)と全量が800メツシユ(18μ)パスの平均粒
径5μを有する天然鱗片状黒鉛(中越黒鉛製、
CPB−3000)を第5表組成比となるようにヘキ
シエルミキサーで混合し、2軸タイプの押出機
(池具鉄工製PCM−30)を用いて、シリンダー中
央部温度を300〜310℃に設定し、押出し造粒を行
ないペレツトを得た。これらを1OZ射出成形機
(住友重機械製ネオマツト47/28)を用いてシリン
ダー中央部温度を310〜320℃に設定し、実施例1
〜5で述べたのと同じ形状の摩耗リングを成形
し、実施例1〜5と同様の方法にて限界PV値、
相手材の摩耗量を測定した。ただし、条件として
は、はじめに圧力P=10Kg/cm2、速度V=10m/
minで2時間摺動を行ない、その後Pを10Kg/cm2
一定としてVをPV=200、300、400……Kg/cm2
m/minと100ずつ2時間の割合で増加させなが
ら行なつた。これらの結果を第5表に示す。表か
ら明らかなようにいずれも約700Kg/cm2・m/
minの限界PV値を有し、相手材アルミの摩耗は
ほとんどみられなかつた。
【表】 比較例 7〜9 天然鱗片状黒鉛を用いないETFEとオキシベン
ゾイルポリエステルとからなる第6表の組成物お
よびETFE単体について、実施例8,9とまつた
く同様の方法で限界PV値、相手材アルミの摩耗
量を求めたETFE単体(比較例9)の限界PV値
は約200Kg/cm2・m/minであるのに対して、
ETFEにオキシベンゾイルポリエステルを添加し
たものは、いずれも限界PV値は向上したが、し
かしながら天然鱗片状黒鉛とオキシベンゾイルポ
リエステルを添加した実施例8,9の組成物の約
1/2の値であつた。ただし相手材アルミの摩耗は
ほとんどみとめられなかつた。これらの結果を第
6表にまとめて示す。
【表】 これらの比較例から天然鱗片状黒鉛の添加効果
は明らかである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 射出成形可能なフツ素樹脂100部に対して、
    オキシベンゾイルポリエステルと天然鱗片状黒鉛
    との重量比が90:10〜40:60である混合物を10〜
    100部加えてなる射出成形可能な摺動材組成物。 2 天然鱗片状黒鉛として300メツシユ以下の粒
    度をもち、かつ固定炭素が95%以上のものを使用
    した特許請求の範囲第1項に記載された摺動材組
    成物。
JP56211841A 1981-12-23 1981-12-23 摺動材組成物 Granted JPS58109549A (ja)

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JPS58109549A JPS58109549A (ja) 1983-06-29
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JP2589714B2 (ja) * 1987-11-25 1997-03-12 日本バルカー工業株式会社 摺動材組成物
JPH01259055A (ja) * 1988-04-07 1989-10-16 Nichias Corp 弗素樹脂系摺動材組成物
WO2001090274A1 (en) * 2000-05-25 2001-11-29 Daikin Industries, Ltd. Seal ring

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